原発性脳腫瘍のマルチトレーサー PET 評価

陽電子放射断層撮影法 (PET) は、さまざまな放射性標識造影剤 (「トレーサー」) を使用して、腫瘍機能のさまざまな側面を調べることができる分子造影法です。 腫瘍学的 PET イメージングは​​、過去 10 年間で、がんの検出、ステージング、および治療後の残存または再発疾患の評価のための臨床利用が劇的に増加しました。 これらの臨床スキャンは、トレーサー [18F] フルオロ-2-デオキシ-D-グルコース (FDG) を使用します。FDG は、グルコース (GLUT) トランスポーターおよびヘキソキナーゼ活性に比例して細胞に蓄積します。 したがって、ＦＤＧは、組織のグルコース代謝の尺度を提供する。 この臨床的成長と並行して、他の多くの PET トレーサーがさまざまなイメージング ターゲットの研究で大きな注目を集めています。 特に興味深いのは、トレーサー 3'-デオキシ-3'-[18F]フルオロチミジン (FLT)、1-[11C]-アセテート (ACE)、および [15O]水 (H2O) です。 これらのトレーサーの取り込み、保持/ウォッシュアウト、および最終的な体内分布は、それぞれ異なる機能または分子プロセスに関連しています。 そのため、それぞれを使用して腫瘍機能のさまざまな側面を調べることができます。FLT は腫瘍増殖を直接評価し、ACE は脂肪酸と膜合成に関連する腫瘍増殖の尺度を提供し、H2O は腫瘍灌流を定量化します。

目的:

この研究には 2 つの主な目的があります。1 つは、新しい PET イメージング技術を実験的開発 (シミュレーションおよび動物での) から人間の被験者での最初の使用に変換するというトランスレーショナルな目的です。複数の PET トレーサーの補完的な価値が調査される探索的目的。 これらの目的のそれぞれについて以下に説明します。研究デザインは、同じ研究集団で両方の目的を満たすように慎重に設定されています。

この研究の翻訳目的は、これらのトレーサーの迅速な単一スキャン マルチトレーサー PET イメージングのための新しいイメージング技術を実装し、評価することです。 現在の PET 技術では、通常の技術では各トレーサーからのイメージング信号を区別できないため、1 回のスキャンで複数のトレーサーをイメージングすることはできません。そのため、現在、各トレーサーを使用した個別のスキャンは、数時間または数日間隔で取得する必要があります。 私たちのグループは、動的イメージング技術を使用して、迅速に取得されたマルチトレーサー PET データから個々のトレーサー画像を回復するための技術とアルゴリズムを開発しました。 これらの方法は、大規模なシミュレーションを通じてテストされており、自然発生の腫瘍を持つ犬のモデルで実験的に検証されています。 より高度なアルゴリズムを使用したメソッドの改良が進行中です。 このプロトコルの患者のイメージング研究は、2 つのフェーズで実装されます。 フェーズ A では、各トレーサーの個別の単一トレーサー イメージングが実行されます。 これらのスキャンからのデータは、マルチ トレーサー スキャンを「エミュレート」するために共同登録および結合され、マルチ トレーサー信号分離アルゴリズムによって処理されます。 これにより、各トレーサーのマルチ トレーサー対シングル トレーサー スキャンからのイメージング バイオ マーカーの直接比較が可能になります。 このような比較技術は研究者によって確立されており、マルチトレーサー信号分離アルゴリズムをテストするためのピアレビューによって受け入れられています。 マルチトレーサースキャンが個別のシングルトレーサースキャンと同じイメージングバイオマーカーを正確に提供できるという統計的に有意な証拠が得られると、イメージングは​​フェーズ B に移行し、実際のマルチトレーサースキャンが実行されます。

この探索的研究の目的は、原発性グリア腫瘍患者における FDG、FLT、ACE、および H2O PET の補完的な価値を予備的に評価することです。 これら 4 つのトレーサーを使用したマルチトレーサー PET プロファイルは、最大 3 つの時点で原発性グリア細胞腫瘍を有する 20 人の患者で取得されます: (1) 手術前の「ベースライン」または手術直後に、完全な外科的切除が不可能であり、によって確認されました。直径 1.0 cm を超える残存腫瘍が存在し、腫瘍に向けられた治療の前に存在する、術後の造影 MRI スキャン。 （2）最初の（〜6〜8週間）化学放射線療法の終了時。 (3) 2 年以内に MRI で記録された再発時。 さらに、以前に治療を受け、標準的な臨床および画像基準に基づいて再発した既知の原発性脳腫瘍を有する患者は、研究の対象となります。 各トレーサーの定量的および疑似定量的イメージング バイオ マーカーの数は、各イメージング タイムポイントで計算され、タイムポイント間の各バイオ マーカーの変化も計算されます。 これらのデータは、臨床エンドポイント（生存率、進行までの時間）、および腫瘍の生物学的情報（組織学、WHO グレード、血管分布、Ki-67、血管内皮増殖因子（VEGF）、上皮増殖因子受容体（EGFR）、p53）と比較されます。 ) 腫瘍組織が標準治療から利用可能になった場合。 これらのデータは、治療開始前の腫瘍挙動の予測、予後の改善、より効率的かつ効果的な腫瘍監視、および/または患者の従来の治療へのより適切な割り当てのための、並行する複数の PET バイオマーカーの潜在的な価値に関するパイロット情報を提供します。臨床経過の早い段階で積極的な、または調査中の治療。

一連の研究全体の推進仮説は、複数の PET イメージング バイオマーカーを組み合わせて取得することで、原発性グリア腫瘍患者の画像誘導による個別化ケアを改善できるというものです。 ここでの「個別化ケア」という用語は、治療開始前の腫瘍の挙動の予測、腫瘍の監視、予後予測、および臨床経過の早い段階での従来型、積極的、または治験的治療への患者の個別化割り当てを広く含むために使用されます。 このパイロット プロジェクトでは、このような画像誘導による個別化ケアのためのこれらの PET バイオマーカーの価値に関する初期データを取得します。

テストされる特定の仮説には、次のものがあります。

• 仮説 I a: 迅速なシングル スキャン マルチトレーサー PET イメージングは​​、各トレーサーの従来のシングル トレーサー スキャンから得られるものと有意に異なる各トレーサーの PET イメージング バイオマーカー情報を回復できます。
• 仮説 II b: 複数のトレーサー PET バイオマーカーを組み合わせて取得すると、個々のトレーサー バイオマーカーや従来の X 線画像よりも腫瘍の攻撃性を予測する能力が高い。
• 仮説 III b: 複数のトレーサー PET バイオマーカーを組み合わせて取得すると、個々のトレーサー バイオマーカーや従来の X 線イメージングよりも、治療に反応して発生する腫瘍状態の機能的変化をよりよく検出できます。
• 仮説 IV b: 腫瘍機能の複数の側面 (グルコース代謝、増殖、膜成長、および灌流) の特徴付けは、最も適切な治療法の選択を導くことができる腫瘍状態への新しい洞察を提供します。

a 十分な統計的検出力がこのプロトコルの下で得られると予想され、これらの患者の画像検査と以前に実施された広範なシミュレーションと実験的評価を検証します。

b これら 3 つの仮説に関するパイロット データは、PET イメージング バイオマーカーと臨床転帰および腫瘍の生物学的情報との相関関係を研究することにより、この作業で取得されます。 このパイロット研究では限られた数の患者から高い統計的検出力を期待することはできませんが、データの潜在的な傾向が特定され、将来の厳密な試験で検証される正式な仮説の定式化が可能になります.